基于动态规划的两挡电动车速比优化设计

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1、基于动态规划的两挡电动车速比优化设计向羽‘"，郭露露‘"，高炳钊‘"，陈虹‘1，2’1．吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室2．吉林大学控制科学与工程系【摘要】对一种新型2挡AMT(AutomatedManualTransmission)纯电动汽车，以整车经济性最优为目标，在动力性约束条件下，运用动态规划理论对变速器速比进行优化设计。对给定的变速器速比，在给定的循环工况下应用动态规划算法可得相应的全局最优解。应用计算的结果，基于AMESim仿真模型，制定该速比相应的换挡规律并得到相应的能耗值。最后，对多组速比

2、组合，重复优化计算过程，并对比能耗值得到最优的挡位速比。仿真结果显示优化速比下的能耗值比优化前的结果减小3．9％。【关键词】电动汽车，2挡变速器，优化设计，动态规划OptimizationofTransmiSSionGearRatiOSof2-SpeedEIectricVehiCleUsingDynamiCProgrammingYuXiangr，LuluGuolBingzhaoGao1，HongChen1，21．StateKeyLaboratoryofAutomotiveSimulationandContr0

3、1．2．DepartmentofControlScienceandEngineering，【Abstract】Foranovelelectricvehicleequippedwith2-speedAutomatedManualTransmission(AMT)，optimaldesignofgearratiosiscarriedoutusingdynamicprogramming(DP)undervehicledynamicconstraints．Givenmultipledrivecycles，thetar

4、getistomakethevehicleobtainthebestenergyconsumptioneconomy．Foracertaincombinationof2-speedratios，theglobaloptimalsolutioncanbederivedfromDPandthecorrespondingoptimalgearshiftingschedulecanbeachieved．Finally,throughcomparisonofvariousratiocombinations，theopt

5、imalgearratiowhichgetsthebestenergyconsumptioneconomyisfound．Itisshownthattheenergyconsumptionissavedby3．9％comparedwiththeinitialgearratiodesign．【Keywords】ElectricVehicle，2一SpeedTransmission，OptimalDesign，DynamicProgramming刖看由于牵引电动机较宽的调速特性，为了减小传动系的质量、体积、损失和

6、成本，电动汽车多采用固定速比的一挡变速器[1，2，3]。但是，为了满足车辆的加速性能和最高车速的设计要求，对牵引电机和电池的要求较高；同时，采用固定速比的一挡变速器电机利用效率较低。为了保证车辆的最高车速，变速器速比选择得比较小，使得电机长期处于高转矩、大电流的工作状态，浪费了电池能量并使整车的能耗经济性降低[4]。与一挡变速器相比，多挡变速器通过对传动系的控制可使电动机工作在效率图上的理想区域，从而提高整车的动力性和能耗经济性。国内外在电动汽车多挡化方面都有相关的研究，意大利OerlikonGrazianO

7、公司开发出了匹配小型电动汽车的两挡变速器，仿真表明可以明显降低电池能耗[5]。在国内，北京理工大学针对北京奥运电动客车开发了3挡机械式自动变速器，使整车的能耗经济性和动力性均有提高[6]。文献[7]提出的2挡I—AMT纯电动汽车具有新的传动结构，如图l所示。采用2挡变速传动方案，通过对电机、换挡滑套和离合器的控制，实现了无动力中断换挡，并明显提高了纯电动汽车的加速性能和爬坡性能。图12挡I-AMT纯电动汽车传动系统结构【7】1一电动机；2—1挡主动齿轮；3一啮合套；4-2挡主动齿轮；5一离合器从动盘；6一离合

8、器主动盘；7一主减速器主动齿轮8-2挡从动齿轮；9一半轴；10一差速器；1l一主减速器从动齿轮；12—1挡从动齿轮由于以上2挡I-AMT纯电动汽车具有良好的动力性能，那么提高2挡I-AMT纯电动汽车的能耗经济性成为主要目标。在满足动力性约束条件下，在电机和蓄电池确定之后，选择不同的变速器速比组合将直接影响整车的能耗经济性。因此，本文运用动态规划理论对2挡I-AMT纯电动汽车变速器速比进行了以整车动力